发明内容
发明要解决的课题
如上所述,在现有技术中,难以正确地进行晶粒直径的控制(范围及大小),所以存在不能得到充分的侧应变抑制效果的问题。
本发明的目的在于,解决上述现有技术的问题,在精退火工序中,抑制由高温滑动引起的、精退火炉内的与卷材支承台接触的卷材下端部的侧应变。
即,本发明的目的在于,提供一种方向性电磁钢板的制造方法,能够稳定且效率良好地进行侧应变的抑制,能够将侧应变部的宽度限制在规定范围内。
用于解决课题的手段
本发明人对解决上述问题的方法进行了锐意研究。结果,发现如下情况:当以离钢板的端面具有一定距离的方式、在精退火前的钢板的一方端部区域(第一端部)的单面或两面上形成容易变形部时,能够将侧应变部的宽度限制在规定范围内。另外,在钢板的另一方端部区域(第二端部)不形成容易变形部。
本发明是基于上述见解而进行的,其主要精神如下所述。
(1)一种方向性电磁钢板的制造方法,以与钢板的轧制方向平行的方式,在上述钢板的端部区域形成容易变形部;将上述钢板卷绕为卷材状;以及,在以上述钢板的上述端部区域成为上述钢板的下方的方式配置之后,对上述钢板进行精退火。
(2)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,上述容易变形部可以连续地形成。
(3)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,上述容易变形部可以不连续地形成。
(4)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,可以跨上述钢板全长形成上述容易变形部。
(5)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,可以将上述容易变形部形成在上述钢板的上述轧制方向上的一部分。
(6)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,可以将上述容易变形部形成在离上述端部区域的端面为5mm以上、100mm以下的距离。
(7)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,在进行上述精退火时,可以将上述钢板载放为,卷绕成上述卷材状之后的上述钢板的卷轴方向与卷材支承台垂直。
(8)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,可以在对上述钢板涂布退火分离剂之前形成上述容易变形部。
(9)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,可以通过激光束的照射来形成上述容易变形部。
(10)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,可以在上述容易变形部形成槽。
(11)在上述(10)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,可以将上述槽形成在上述钢板的单面。
(12)在上述(10)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,可以将上述槽形成在上述钢板的两面。
(13)在上述(10)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,上述槽的宽度可以为0.03mm以上、10mm以下。
(14)在上述(10)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,上述槽的深度d及上述钢板的板厚t可以满足0.05≤d/t≤0.7。
(15)在上述(1)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,上述容易变形部可以为晶界滑动变形部。
(16)在上述(15)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,上述精退火后的上述晶界滑动变形部可以为1条线状晶界。
(17)在上述(15)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,上述精退火后的上述晶界滑动变形部可以为含有晶粒的滑动带。
(18)在上述(17)记载的方向性电磁钢板的制造方法中,上述滑动带的宽度可以为0.02mm以上、20mm以下。
(19)一种方向性电磁钢板,以与钢板的轧制方向平行的方式,在上述钢板的端部区域形成高温变形部。
(20)上述(19)记载的方向性电磁钢板的上述高温变形部,可以连续地形成。
(21)上述(19)记载的方向性电磁钢板的上述高温变形部,可以不连续地形成。
(22)上述(19)记载的方向性电磁钢板的上述高温变形部,可以跨上述钢板全长地形成。
(23)上述(19)记载的方向性电磁钢板的上述高温变形部,可以形成在上述钢板的上述轧制方向的一部分。
(24)上述(19)记载的方向性电磁钢板的上述高温变形部,可以形成在离上述端部区域的端面为5mm以上、100mm以下的距离。
(25)上述(19)记载的方向性电磁钢板的上述高温变形部,可以为槽。
(26)上述(25)记载的方向性电磁钢板的上述槽,可以形成在上述钢板的单面。
(27)上述(25)记载的方向性电磁钢板的上述槽,可以形成在上述钢板的两面。
(28)上述(25)记载的方向性电磁钢板的上述槽的宽度,可以为0.03mm以上、10mm以下。
(29)上述(25)记载的方向性电磁钢板的上述槽的深度d及上述钢板的板厚t,可以满足0.05≤d/t≤0.7。
(30)上述(19)记载的方向性电磁钢板的上述高温变形部,可以为1条线状晶界。
(31)上述(19)记载的方向性电磁钢板的上述高温变形部,可以为含有晶粒的滑动带。
(32)上述(31)记载的方向性电磁钢板的上述滑动带的宽度,可以为0.02mm以上、20mm以下。
发明的效果
此外,根据本发明,在精退火中,形成在卷材下端部的容易变形部优先地变形,通过容易变形部限制从卷材下端面开始发展的侧应变,以使侧应变部的宽度成为大致一定值,因此能够极力减小后续工序中的修整宽度,合格率提高。
并且,根据本发明,通过利用激光束,能够高速且以自由的图案来容易地形成槽或者晶界滑动变形部那样的容易变形部。此外,通过利用激光束,能够不接触钢板地进行加工,所以不会如在机械加工法中使用的辊等加工装置那样产生由摩耗(老化)引起的问题。即,由于加工量不随着时间的经过而变化,所以不需要进行加工装置的交换。并且,通过对激光束的照射能量密度及光束直径进行控制,由此在方向性电磁钢板的生产线中,能够稳定地形成用于抑制侧应变的最佳的容易变形部。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外,在本说明书及附图中,对于实质上具有相同功能构成的构成要素,通过赋予相同符号而省略重复说明。
在本发明中,如图3A所示,在从卷材5与卷材支承台8的接触位置离开规定距离的卷材上的位置,沿着卷材5的轧制方向(钢板的轧制方向),形成机械强度较弱的容易变形部5f。在高温的退火炉内对卷材5施加了负荷时,该容易变形部5f最先压曲变形或滑动变形,将向容易变形部5f之上的部分施加的负荷进行分散,而对侧应变部宽度的扩大及变动进行抑制。另外,侧应变部是满足起伏的高度h超过2mm的条件或者由上述(1)公式表示的陡度s超过1.5%(超过0.015)的条件的钢板端部的变形区域。
接着,使用图2A及图3B,对本发明的方向性电磁钢板的制造方法的容易变形部5f的效果进行更详细的说明。图2A表示未形成容易变形部5f的情况下的精退火时的侧应变部5e的成长过程的示意图,图3B表示形成了本发明的容易变形部5f的情况下的精退火时的侧应变部5e的成长过程的示意图。此外,在图2A及图3B中,实线表示将精退火时的卷材下端部扩大的示意图,点线表示将精退火后的卷材下端部扩大的示意图,虚线表示将精退火前的卷材下端扩大的示意图。如图2A所示,在卷材5上未形成容易变形部5f的情况下,随着退火时间的经过(将实线的侧应变部5e的上端位置和点线的侧应变部5e的上端位置进行比较),侧应变部5e从卷材5的下端面朝向上方发展。该侧应变部5e的宽度(铅直方向的长度),对应于退火时间而扩大,并由于高温(二次再结晶)时的卷材5强度的不均匀性,而在卷材5的长度方向(轧制方向)的位置上进行变化。
但是,如图3B所示,当卷材5上形成容易变形部5f时,容易变形部5f优先地变形。因此,即使退火时间经过(将实线的侧应变部5e的上端位置和点线的侧应变部5e的上端位置进行比较),侧应变部5e也不会发展到容易变形部5f的上方。因此,该侧应变部5e的宽度,不依存于退火时间,而由容易变形部5f的位置决定。并且,即使在高温(二次再结晶)时卷材5强度产生不均匀性,侧应变部5e的宽度在卷材5的长度方向(轧制方向)上也不变化。
如上所述,在本发明中,通过以与钢板的轧制方向平行的方式在上述钢板的端部区域(卷材下端部)形成容易变形部,由此能够限制侧应变部的宽度,提高方向性电磁钢板的合格率。
进一步,对本发明的容易变形部的具体例进行说明。容易变形部为了发挥上述效果,需要使精退火时的容易变形部的机械强度充分小。在本发明中,该容易变形部例如是具有后述那种槽的槽部或者晶界滑动变形部。在容易变形部为槽部的情况下,在高温时的卷材强度降低时应力集中在槽部,槽部优先地变形。此外,在容易变形部为晶界滑动变形部的情况下,晶界滑动变形部优先地产生高温滑动(变形)。
为了使这些容易变形部优先地变形,需要以与钢板的端面平行的方式、使容易变形部形成在正确且规定的较窄范围内。因此,作为用于形成上述容易变形部的加工部(例如激光照射部)能够收敛的加工装置,例如优选使用激光装置。在使用激光装置形成容易变形部的情况下,通过调整激光束的聚光直径,由此将容易变形部的宽度控制在规定的较窄范围内。如图4所示,激光束的聚光形状是具有板宽方向(C方向)的直径dc和轧制方向(L方向)的直径dL的椭圆状。
在此,激光照射部需要以至少满足下述(2)公式的方式从钢板的端面离开。
a>dc/2 ···(2)
此外,由激光装置向容易变形部投入的能量密度Ed,使用激光功率P(W)、激光束的板宽方向(C方向)的直径dc(mm)及钢板的搬送速度VL(mm/s),通过(3)公式来定义。
Ed=(4/π)×P/(dc×VL) ·····(3)
如后所述,根据容易变形部的种类或形状来调节该能量密度Ed。
另外,关于激光的种类,是能够在钢板表面上形成所需要形状的容易变形部的激光即可,不限定于特定的激光。例如,能够使用CO2激光、YAG激光、半导体激光、光纤激光等。
并且,由加工装置形成的容易变形部,可以连续地形成,并可以跨钢板的轧制方向的全长地形成。但是,为了削减能量,容易变形部也可以不连续地形成,并也可以形成在钢板的轧制方向的一部分。例如,当使用连续波激光束时,形成在轧制方向上连续的容易变形部。此外,例如当使用脉冲激光时,形成不连续的容易变形部(例如点线状的容易变形部)。也可以分别平行地形成多个该容易变形部。
首先,以下对容易变形部为槽部的情况进行详细说明。图5中示意地表示用于形成槽部的本发明第一实施方式的一例。
在图5所示的第一实施方式中,将从激光装置2输出、由聚光透镜2a聚光的激光束3,照射到从钢板1(方向性电磁钢板)的宽度方向端面离开距离a的位置。由于该激光束3的照射,照射部分的钢板熔融或蒸发。并且,对于该照射部分从喷嘴6喷射高压的辅助气体7,吹除残留熔融物,形成具有槽的槽部4a。
钢板1在L方向(轧制方向)上以速度VL被搬送,因此沿着钢板的轧制方向形成槽部4a。在钢板1上形成了槽部4a之后,在钢板1的表面上涂布退火分离剂,钢板1被卷取成卷材5。
如图1所示,卷材5以形成了槽部4a的卷材状的钢板1的端部(端部区域)成为下方的方式,对钢板1进行精退火。在该精退火中,卷材状的钢板1优选被载放为,卷材状的钢板1(卷材5)的卷轴5a的方向与退火装置9内的卷材支承台8垂直。
为了提高方向性电磁钢板的合格率,照射激光束的位置(槽部或者加工位置)、即离形成槽部的钢板的端面的距离a,优选离钢板的端面(端部区域的端面)为100mm以下。为了进一步提高合格率,槽部优选形成在离钢板的端部区域的端面为30mm以下的距离。为了使合格率最佳化,也可以根据卷材重量来决定上述距离a。本发明人在实际作业中确认了如下情况;即使是最大板宽的大型卷材,只要在离钢板的端面为100mm以内的位置上形成槽部,就能够抑制侧应变部宽度的扩大及变动。
此外,为了使槽部与卷材支承台不接触而发挥槽部的效果,槽部优选形成在离钢板的端部区域的端面为5mm以上的距离。为了使槽部的效果更加可靠,槽部优选形成在离钢板的端部区域的端面为10mm以上的距离。
图6A及6B示意地表示在本发明中形成的槽的截面。在图6A中,在板厚t的钢板的单面上形成有槽宽度W、槽深度d的槽。在图6B中,在板厚t的钢板的两面上形成有槽宽度W1、槽深度d1的槽和槽宽度W2、槽深度d2(W1≈W2、d=d1+d2)的槽。
在如图6A所示那样的在钢板的单面上形成规定形状的槽的方法中,图5的激光装置2那样的加工装置为1台即可。此外,如图6B所示,当在钢板两面的大致相对的位置上形成规定形状的槽时,槽部的机械强度进一步降低,所以能够得到更显著的侧应变抑制效果。
机械强度较低的槽部的槽形状,考虑钢板的板厚来进行设计。具体来说,槽深度d和板厚t的比率d/t形成为满足下述(4)公式的槽是优选的。
0.05≤d/t≤0.7 ···(4)
在此,在两面上形成槽的情况下,如图6B所示,将表面及背面的槽深度分别设为d1及d2,将d1及d2的合计的槽深度(d1+d2)设为d。
在本发明中,即使形成在钢板表面上的槽的槽深度比较浅,在高温且长时间的退火工序中,也对钢板的槽部的机械强度产生较大影响。但是,当d/t小于0.05时,即使在高温且长时间的退火中,槽部的机械强度也不显著地降低,所以得不到侧应变抑制效果。因此,为了可靠地得到侧应变抑制效果,d/t优选为0.05以上。更优选d/t为0.1以上。
另一方面,当d/t超过0.7时,槽部的机械强度极端地降低。因此,在将钢板卷取成卷材状时,由于卷取张力而钢板较大地变形,难以进行卷取。根据情况,会产生钢板切断这种问题。因此,d/t优选为0.7以下。更优选d/t为0.5以下。
具体来说,在使用板厚t为0.1mm以上、0.5mm以下的钢板的情况下,槽深度d的下限优选为0.005mm、更优选为0.01mm。此外,槽深度d的上限优选为0.35mm、更优选为0.25mm。
此外,槽部的槽宽度W优选为0.03mm以上、10mm以下。在槽宽度W小于0.03mm的情况下,槽部的机械强度不会充分地降低,而得不到侧应变抑制效果。另一方面,在槽宽度W大于10mm的情况下,槽部的机械强度极端地降低,难以进行卷取。
在通过激光束的照射来形成槽的情况下,通过调整激光束的聚光直径,能够控制槽宽度。
此外,通过与钢板的搬送速度相配合而调整激光功率,能够控制槽深度。因此,在本发明中,当使用激光束时,能够在精退火前的钢板(方向性电磁钢板)的一方端部区域(第一端部)的单面或两面上,容易地形成适合于抑制侧应变的形状的槽。
并且,本发明人对使用激光装置形成槽部时的激光装置的能量密度Ed的最佳范围进行了研究。在此,由该激光装置向槽部投入的能量密度Ed由上述(3)公式来定义。
关于该能量密度Ed,到目前为止的实验结果为,在Ed为0.5J/mm2以上时,激光照射部熔融,形成了足够槽深度的槽部。但是,在Ed小于0.5J/mm2时,不能够形成在精退火时优先地变形的槽部。另一方面,在Ed超过5.0J/mm2的情况下,通过激光照射会切断钢板,或者能量效率极端地降低。因此,Ed的优选范围为由(5)公式所示的范围。
0.5J/mm2≤Ed≤5.0J/mm2 ···(5)
对激光功率P、激光束的板宽方向(C方向)的直径dc及钢板的搬送速度VL进行适当设定,能量密度Ed被调节为满足上述(5)公式。
此外,在槽的形成中,使用如图5所示那样的辅助气体7,除去由于激光照射而产生的熔融物及飞散物。因此,能够防止由于伴随变形的加工硬化而槽部的强度会增加的问题。此外,由于加工装置(例如图5中的激光装置2、聚光透镜2a以及喷嘴6)不接触钢板,所以能够防止伴随加工装置的老化的问题。
另外,在上述的图5所示的第一实施方式中,作为形成槽的加工装置的一例,利用了激光装置2。但是,只要是能够高速地形成所需要形状的槽那样的加工装置即可。例如,作为加工装置,也可以使用水力喷射(直径较细的高压水流的喷射装置)等切削装置或辊等压下装置,来形成所需要形状的槽。但是,例如优选如激光装置那样,在加工时不接触钢板、不老化的加工装置。因此,在图5所示的第一实施方式中,利用能够进行功率密度优良的非接触的高速加工、控制性优良的激光束加工。
接着,以下对容易变形部为晶界滑动变形部(通过精退火时的二次再结晶产生高温晶界滑动的部分)的情况进行详细说明。
本发明人发现了如下情况:例如,当通过聚光激光束的照射、在精退火前的钢板上形成非常狭窄范围的局部加热部时,在该加热部、在精退火时容易产生二次再结晶的晶界。在该晶界部、在高温时容易产生晶界滑动变形,而高温下的机械强度降低。
因此,本发明人产生如下想法:通过在从卷材与卷材支承台的接触位置离开规定距离的卷材上的位置,沿着卷材的轧制方向(钢板的轧制方向)形成机械强度较弱的晶界滑动变形部,由此通过晶界滑动变形部的变形来吸收从卷材下端部起的侧应变(应变能量),并抑制侧应变向晶界滑动变形部之上的扩大。另外,该晶界滑动变形部是在精退火时形成晶界那样的高温滑动部的直线状区域。因此,该直线状区域不需要必须在精退火前就包含晶界。即,在晶界滑动变形部,至少在精退火后形成晶界那样的高温滑动部。精退火后的晶界滑动变形部(高温滑动部),如图8A所示,也可以是1个晶界。并且,精退火后的晶界滑动变形部(高温滑动部),如图8B所示,也可以是含有晶粒的滑动带。另外,该晶粒可以是细长的晶粒,也可以是细微粒。
图7示意地表示用于形成晶界滑动变形部的本发明第二实施方式的一例。如图7所示,从激光装置2输出的激光束3,由聚光透镜2a聚光,并照射到从钢板1(方向性电磁钢板)的宽度方向端面离开距离a的位置。
钢板1在L方向(轧制方向)上以速度VL被搬送,所以沿着钢板的轧制方向,形成通过激光照射来加热的晶界滑动变形部(线状区域)4z。在钢板1上形成晶界滑动变形部4z之后,在钢板1的表面上涂布退火分离剂,钢板1被卷取为卷材5。在卷取为卷材之后,如图1所示,卷材5以使卷轴方向为铅直方向、包含激光照射部的端部区域(第一端部)成为钢板的下方的方式,放置在卷材支承台8上,进行精退火。此时,未包含激光照射部的端部区域(第二端部),以成为钢板的上方的方式放置在卷材支承台8上。以形成了晶界滑动变形部4z的卷材状的钢板1的端部区域(第一端部)成为下方的方式,对钢板1进行精退火。在该精退火中,优选卷材状的钢板1被载放为,卷材状的钢板1(卷材5)的卷轴5a的方向成为与退火装置9内的卷材支承台8垂直。
在此,关于晶界滑动变形部的位置,为了通过晶界滑动变形部的变形来充分地吸收侧应变部的应变能量,晶界滑动变形部优选形成在离钢板的端部区域的端面为5mm以上的距离。为了使晶界滑动变形部的效果更可靠,晶界滑动变形部优选形成在离钢板的端部区域的端面为10mm以上的距离。
此外,为了提高方向性电磁钢板的合格率,从钢板的端面到晶界滑动变形部为止的距离a优选为100mm以下。为了进一步提高合格率,槽部优选形成在离钢板的端部区域的端面为30mm以下的距离。为了使合格率最佳化,也可以根据卷材重量来决定上述距离a。
此外,在晶界滑动变形部为图8B所示的含有晶粒(细长的晶粒或者细微粒)的滑动带的情况下,滑动带的宽度优选为20mm以下。滑动带的宽度大于20mm的滑动带,由于机械强度较高,所以在精退火时不会作为容易变形部(晶界滑动变形部)起作用。滑动带的宽度的下限不特别规定。但是,由于精退火前的晶粒为大约0.02mm,所以滑动带的宽度的下限也可以是0.02mm。通过对轧制方向的滑动带的各位置上的滑动带的宽度进行平均,由此求出该滑动带的宽度。在此,将滑动带定义为含有晶粒的线状部分。
为了形成上述晶界滑动变形部4z,作为加工装置,例如需要使用激光装置2那样的能够将加热部收敛的加热装置。
本发明人对使用激光装置形成晶界滑动变形部时的激光装置的能量密度Ed的最佳范围进行了研究。在此,由该激光装置2向晶界滑动变形部4z投入的能量密度Ed,由上述(3)公式来定义。
关于该能量密度Ed,到目前为止的实验结果为,在Ed为0.5J/mm2以上时,在精退火时产生线状的晶界,在晶界滑动变形部产生了足够的高温滑动。但是,在Ed小于0.5J/mm2时,在精退火时,不能够产生高温滑动所需要的足够的线状晶界。另一方面,在Ed超过5.0J/mm2的情况下,由于激光照射而钢板的熔融变得显著,在再凝固时钢板较大地变形。因此,产生钢板不能够卷取成卷材的问题。因此,Ed的优选范围为(6)公式所示的范围。
0.5J/mm2≤Ed≤5.0J/mm2 ···(6)
对激光功率P、激光束的板宽方向(C方向)的直径dc及钢板的搬送速度VL进行适当设定,能量密度Ed被调节为满足上述(6)公式。晶界滑动变形部优选跨整个板厚地形成。因此,除了能量密度Ed之外,还可以根据钢板的搬送速度VL来调节轧制方向(L方向)的直径dL,以便维持规定的加热时间。
此外,用于形成晶界滑动变形部4z的加工装置,只要是能够将加热部收敛的加热装置即可。在图7所示的第二实施方式中,为了在从钢板的端部区域的端面起的规定距离上、以正确且较窄的范围形成晶界滑动变形部(例如精退火时的线状晶界),优选使用加热位置及加热速度的控制性优良的激光束。
在上述第一实施方式及上述第二实施方式中,作为容易变形部,在钢板上形成了槽或者晶界滑动变形部。但是,作为容易变形部,也可以形成槽和滑动变形双方。
如上所述,在本发明的方向性电磁钢板的制造方法中,依次进行如下工序:以与钢板的轧制方向平行的方式,在钢板的端部区域形成容易变形部的工序;将钢板卷绕成卷材状的工序;以及,以卷材状的钢板的端部区域成为钢板的下方的方式,对钢板进行精退火的工序。此外,在钢板上形成容易变形部的工序,当然是在冷轧工序之后进行。除此之外,为了防止退火分离剂的损失,在钢板上形成容易变形部的工序,优选在涂布退火分离剂的工序之前进行。
因此,本发明的方向性电磁钢板,以与钢板的轧制方向平行的方式,在钢板的端部区域形成有高温变形部(精退火后的容易变形部)。该高温变形部可以连续地形成,也可以不连续地形成。此外,高温变形部可以跨钢板的全长形成,也可以形成在钢板的轧制方向上的一部分。并且,高温变形部优选形成在离端部区域的端面为5mm以上、100mm以下的距离。此外,在该高温变形部的两侧,存在容易磁化轴在轧制方向上对齐的正常的二次再结晶晶粒。
上述高温变形部也可以是槽。该槽可以形成在钢板的单面上,也可以形成在两面上。此外,槽的宽度优选为0.03mm以上、10mm以下。并且,槽的深度d及钢板的板厚t优选满足上述(4)公式。
上述高温变形部可以是1个线状晶界,也可以是含有晶粒的滑动带。该滑动带的宽度优选为0.02mm以上、20mm以下。
上述方向性电磁钢板为,在制造最终制品时,在高温变形部附近将变形区域切除而使用。
以下,使用实施例对本发明的第一实施方式及第二实施方式进行更详细的说明。
实施例1
对本发明第一实施方式的实施例进行说明。
作为图5中的激光装置2,使用CO2激光装置。通过电气输入将激光功率P控制为1500W,使激光的聚光形状为0.2mmφ的圆形状。在L方向上以1000mm/s的速度VL搬送宽度为1000mm、厚度t为0.23mm的脱碳退火后的钢板(方向性电磁钢板)1。
使激光束照射位置即离钢板端面的距离a为20mm,跨卷材的全长(L方向的全长),对钢板的单侧表面照射激光束,并形成了槽。作为辅助气体,使用压力为0.5MPa的干燥空气。所形成的槽部的截面形状为,宽度W为大约0.2mm、深度d为大约0.02mm。在该情况下,激光束的能量密度Ed为9.5J/mm2。
在钢板的端部区域(第一端部)的表面(单面)上形成了槽之后,在钢板的表面上涂布退火分离剂MgO,将钢板1卷取成卷材状。之后,对于该卷材状的钢板(卷材),在图1所示的退火装置中,以大约1200℃实施了大约20小时的精退火(实施例1)。此外,作为比较例,对于未形成槽的卷材(未处理卷材),也实施了与上述同样的精退火。跨卷材的全长,通过目视对这些精退火后的钢板的侧应变部宽度进行了调查。另外,测定了侧应变部的宽度,侧应变部是满足起伏的高度h超过2mm的条件或者上述(1)公式所示的陡度s超过1.5%(超过0.015)的条件那样的钢板的端部变形区域。
其结果在表1中表示。如表1所示,在未形成槽的比较例中,除了侧应变部的宽度较大之外,侧应变部的宽度的变动为40mm(±20mm)、也较大。尤其是,产生最大60mm左右的宽度的侧应变,合格率较大地降低。另一方面,在根据本发明第一实施方式而在卷材的离端面为距离a的位置上形成了槽部的实施例1中,在与该距离a相当的20mm的位置上产生了比较显著的弯曲变形(压曲变形)。因此,在大致距离a的位置上,显著地限制了从卷材端面起的侧应变。此外,与比较例相比,侧应变部的宽度的变动也减小为6mm(±3mm),较大地改善了合格率。
表1
槽 |
从钢板的端面起的侧应变宽度 |
备注 |
有 |
20±3mm |
实施例1 |
无 |
40±20mm |
比较例 |
实施例2
对本发明第二实施方式的实施例进行说明。
作为图7中的激光装置2,使用半导体激光装置。在该半导体激光装置中,激光功率P最大能够变更到2kW。此外,通过激光功率控制装置(未图示)能够任意地设定激光功率P。
使该激光功率P为1000W,使聚光形状为dc为1.2mm、dL为12mm的椭圆形状。在L方向上以400mm/s的速度VL搬送宽度为1000mm、厚度t为0.23mm的脱碳退火后的钢板1。
使激光束照射位置即离钢板端面的距离a为20mm,跨卷材的全长(L方向的全长),对钢板的单侧表面照射激光束。在该情况下,激光束的能量密度Ed为2.7J/mm2。
在激光照射后,在钢板1的表面上涂布退火分离剂MgO,将钢板1卷取成卷材状。之后,对于该卷材状的钢板(卷材),在图1所示的退火装置中,以大约1200℃进行了大约20小时的精退火(实施例2)。此外,作为比较例,对于未进行激光照射的卷材(未处理卷材),也进行了与上述同样的精退火。跨卷材的全长,通过目视对这些精退火后的钢板的侧应变部宽度进行了调查。另外,测定了侧应变部的宽度,侧应变部是满足起伏的高度h超过2mm的条件或者上述(1)公式所示的陡度s超过1.5%(超过0.015)的条件那样的钢板的端部变形区域。
其结果在表2中表示。如表2所示,在不进行激光照射的比较例中,除了侧应变部的宽度较大之外,侧应变部的宽度的变动为40mm(±20mm)、也较大。尤其是,产生最大60mm左右的宽度的侧应变,合格率较大地降低。另一方面,在根据本发明第二实施方式而通过激光照射在卷材的离端面为距离a的位置上形成了晶界滑动变形部的实施例2中,在与该距离a相当的20mm的位置上产生了高温滑动。因此,在大致距离a的位置上,显著地限制了从卷材端面起的侧应变。此外,与比较例相比,侧应变部的宽度的变动也减小为8mm(±4mm)。此外,在实施例2中,最大应变宽度为28mm,与比较例(最大应变宽度60mm)相比,较大地改善了合格率。
表2
激光照射 |
从钢板的端面起的侧应变宽度 |
备注 |
有 |
20±4mm |
实施例2 |
无 |
40±20mm |
比较例 |
图8A、8B及8C是对精退火后的钢板表面进行酸洗而除去皮膜,并对钢板的结晶构造进行了调查的结果。图8A是根据本发明第二实施方式进行了激光照射的晶界滑动变形部附近的组织图像。此外,图8C是如比较例那样未实施激光照射的组织图像。
在第二实施方式的进行了激光照射的情况下,在精退火后,在激光照射部周边(晶界滑动变形部)形成有线状晶界10。在该线状晶界10的两侧,得到了方向性电磁钢板所要求的容易磁化轴在轧制方向上对齐的正常的二次再结晶晶粒11。此外,图8B是以与第二实施方式相同的条件进行激光照射,使精退火时间比第二实施方式短的变形例。在该图8B所示的第二实施方式的变形例中,形成了含有晶粒的滑动带12。在该变形例中,滑动带中的晶粒为细长的晶粒。如此,精退火后的晶界滑动变形部为线状的晶界10或者含有晶粒的滑动带12。与形成线状的晶界10的条件相比,例如在激光束的能量密度较低或者退火时间较短的情况下,容易产生含有晶粒的滑动带12。但是,产生线状的晶界10的条件及产生含有晶粒的滑动带12的条件,除了激光束的能量密度那样的激光条件之外,还根据钢板的成分、精退火的温度、精退火的时间及精退火的气氛而变化,所以详细情况不明。
在第二实施方式的线状的晶界10中,在精退火时的900℃以上的高温下容易产生晶界滑动,机械强度比其他部分低。因此,可以认为:当在卷材与卷材支承台接触的状态下对卷材施加了负荷时,线状的晶界10最先进行滑动变形,将向晶界10之上的部分施加的负荷进行分散,而抑制侧应变部宽度的扩大及变动。
另外,上述的退火时的滑动变形的机理,基于晶界滑动变形部所形成的线状的晶界。但是,如第二实施方式的变形例那样,滑动变形的机理,例如也可以是基于沿着轧制方向形成、含有晶粒的滑动带的高温滑动。该晶粒可以是细微晶粒、也可以是细长的晶粒。例如,在第二实施方式的变形例中,滑动带12中的晶粒(细长的晶粒)的晶界与上述线状晶界10同样地进行滑动变形,抑制侧应变部宽度的扩大及变动。
实施例3
接着,本发明人对第二实施方式的激光照射的能量密度Ed的优选范围进行了调查。即,本发明人在距离a为20mm的条件下对激光照射部的晶粒细化度与能量密度Ed之间的关系进行了调查。在此,搬送速度VL为1000mm/s,激光束的C方向的直径dc为1.2mm的恒定值。通过将激光功率P在200~5000W的范围内进行改变,由此对上述(3)公式所示的Ed进行变更,对二次再结晶后的钢板的结晶状态(组织)进行了调查。
结果,在能量密度Ed为0.5J/mm2以上时,在精退火时产生了规定的结晶组织(线状晶界)。但是,在Ed小于0.5J/mm2时,在精退火时未产生规定的结晶组织(线状晶界)。另一方面,在Ed超过5.0J/mm2的情况下,由于激光照射而钢板的熔融变得显著,在再凝固时钢板较大地变形。因此,在该情况下,产生钢板不能够卷取成卷材的问题。因此,Ed的优选范围为(6)公式所示的范围。
上述的实施例1~3的条件,是为了确认本发明的可实施性及效果而采用的一部分例子。但是,本发明不限定于实施例1~3。只要在不脱离本发明精神而实现本发明的目的的范围内,本发明能够采用各种条件。
工业利用性
根据本发明,侧应变部宽度成为大致恒定值,能够极力减小后续工序中的修整宽度,合格率提高。因此,本发明在电磁钢板制造工业中的利用性较大。
符号说明
1方向性电磁钢板
2激光装置
2a聚光透镜
3激光束
4a槽部(容易变形部)
4z晶界滑动变形部(线状区域、容易变形部)
5卷材
5a卷轴
5e侧应变部
5f容易变形部
5z下端部(端部区域、第一端部)
6喷嘴
7辅助气体
8卷材支承台
9退火炉内罩
10线状的晶界(线状晶界、晶界)
11二次再结晶晶粒
12滑动带